专利名称：一种氯氧化铋粉体及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种氯氧化铋粉体及其制备方法，特别是涉及一种由纳米级氯氧化铋晶粒聚集而成的团簇，属于无机纳米材料及合成技术领域。
背景技术：
氯氧化铋是一种新型的高档环保颜料，可广泛应用于汽车内装饰材料，塑料，电子设备，体育用品，油墨，服装饰品附件等。氯氧化铋还是一种高档环保的珠光材料，无毒性，低油脂吸收，皮肤附着力强和珠光效果，使它成为化妆品合成中的重要原料。此外，氯氧化铋珠光浆在涂料中具有广泛应用，氯氧化铋粉体可用于制造人造珍珠，纳米级的氯氧化铋晶粒可用于干电池阴极等。并且近年来，科学家发现氯氧化铋除上述用途以外，还是一种高效的环境净化材料，可用于光催化降解空气及水体中的有机污染物。目前，所报道的氯氧化铋制备方法大体上可以分为干法和湿法两大类。干法主要通过高温焙烧或者机械研磨的方法制备氯氧化铋粉体，但是产物颗粒尺寸较大，无法应用于电子、能源和环境领域。在制备微米级甚至纳米级氯氧化铋粉体时，湿法显示出极佳的优势。最近，研究人员报道了各种湿法制备微米级氯氧化铋的方法，如在混合溶剂中用过氧化氢直接氧化金属铋并水热处理，得到片状氯氧化铋；或是在强酸环境中水热并引入氯源，制备氯氧化铋微球的方法。但是上述方法并没有有效降低氯氧化铋的尺寸以提高其比表面积，并且反应条件大都采用强酸环境或者强碱环境，因此并不是一种环境友好的制备方法。因此，寻求一种环境友好的制备方法，能够在中性条件下制备小尺寸大比表面积的氯氧化铋粉体，成为了相关研究领域的目标。
发明内容
本发明的目的在于提供一`种氯氧化铋粉体及其制备方法。本发明提供一种氯氧化铋粉体，其特征在于，单个氯氧化铋纳米晶粒形貌不规则，尺寸在50 150纳米；多个纳米晶粒团聚成尺寸在0.8 2微米的团簇。本发明提供一种氯氧化铋粉体的制备方法，其特征在于包括如下步骤:
(1)将铋盐加入到浓硝酸中，初步搅拌后加入去离子水，继续搅拌进行溶解稀释，记为溶液A ;另配制一定物质量浓度的氯化铵溶液，记为溶液B ；
(2)溶液A滴加到溶液B中，边滴加边搅拌，形成均匀的悬浮液。用氨水调节溶液pH等于7，然后将悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在373 473K的温度下进行水热处理12 72小时；
(3)停止反应后将步骤(2)制得沉淀产物用去离子水洗涤，经干燥后得到氯氧化铋粉体。步骤(I)中所述的铋盐为无水或带有结晶水的硝酸铋、碳酸氧铋中的一种或其组
口 ο步骤(I)中所述铋盐的加入质量与最终的反应液总体积之比为0.5克/100毫升 5克/100毫升。步骤(I)中所述加入的浓硝酸质量为铋盐质量的O 3倍。 步骤(I)中所述加入去离子水体积为反应液总体积的40% 90%。步骤(I)中所述的氯化铵溶液的物质量浓度为0.2 2摩尔/升，氯化铵溶液加入体积为反应液总体积的10% 60%。步骤(2)中所述用于调节pH的氨水质量分数为10% 28%。通过上述制备方法得到的氯氧化铋晶型与标准粉末衍射卡片(JCPDS: 85-0861)相吻合。单个氯氧化铋纳米晶粒形貌不规则，尺寸大约在50 150纳米左右；多个纳米晶粒团聚成尺寸在0.8 2微米的团簇。该制备方法工艺和流程简便，参数可调范围宽，可重复性强，成本低，是一种具备商业前景的制备方法。所制备的氯氧化铋粉体可广泛应用于环保，涂料，塑料，电子，日化等产业和领域。
图1:由实施例2制得的氯氧化铋纳米颗粒的X射线粉末衍射图谱。图2:由实施例2制得的氯氧化铋纳米颗粒的扫描电镜照片。图3:由实施例2制得的氯氧化铋纳米颗粒的高倍扫描电镜照片。
具体实施例方式下面通过实施例对 本发明作进一步阐述，其目的仅在于更好理解本发明的内容。因此，所举之例并不限制本发明的保护范围。实施例1:
1.2克五水合硝酸铋加入到0.8毫升浓硝酸中，初步搅拌后加入25毫升去离子水，搅拌溶解稀释，记为溶液A。另配制10毫升物质量浓度为0.5摩尔/升的氯化铵溶液，记为溶液B0溶液A滴加到溶液B中，边滴加边搅拌，形成均匀的悬浮液。用15%的氨水调节溶液PH约等于7，然后将悬浮液放入容积为50毫升聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在423K的温度下反应18小时。反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，干燥处理后得到氯氧化铋粉体。所制得的氯氧化铋(BiOCl)晶型与标准粉末衍射卡片(JCPDS: 85-0861)相吻合，形貌为纳米晶粒聚集的花状团簇。单个氯氧化秘纳米晶粒形貌不规则，尺寸大约在80纳米左右；多个纳米晶粒团聚成花状团簇，每个团簇的尺寸在0.8 1.5微米之间。氯氧化铋粉体的纯度在99%以上。实施例2:
2.0克五水合硝酸铋加入到I毫升浓硝酸中，初步搅拌后加入40毫升去离子水，搅拌溶解稀释，记为溶液A。另配制20毫升物质量浓度为I摩尔/升的氯化铵溶液，记为溶液B。溶液A滴加到溶液B中，边滴加边搅拌，形成均匀的悬浮液。用25%的氨水调节溶液PH约等于7，然后将悬浮液放入容积为100毫升聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在393K的温度下反应24小时。反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，干燥处理后得到氯氧化铋粉体。
所制得的氯氧化铋(BiOCl)晶型与标准粉末衍射卡片(JCPDS: 85-0861)相吻合，形貌为纳米晶粒聚集的花状团簇。单个氯氧化铋纳米晶粒形貌不规则，尺寸大约在100纳米左右；多个纳米晶粒团聚成花状团簇，每个团簇的尺寸在0.8 1.8微米之间。氯氧化铋粉体的纯度在99%以上。实施例3:
5克五水合硝酸铋加入到3毫升浓硝酸中，初步搅拌后加入120毫升去离子水，搅拌溶解稀释，记为溶液A。另配制20毫升物质量浓度为1.5摩尔/升的氯化铵溶液，记为溶液B0溶液A滴加到溶液B中，边滴加边搅拌，形成均匀的悬浮液。用20%的氨水调节溶液PH约等于7，然后将悬浮液放入容积为200毫升聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在403K的温度下反应36小时。反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，干燥处理后得到氯氧化铋粉体。所制得的氯氧化铋(BiOCl)晶型与标准粉末衍射卡片(JCPDS: 85-0861)相吻合，形貌为纳米晶粒聚集的花状团簇。单个氯氧化秘纳米晶粒形貌不规则，尺寸大约在50纳米左右；多个纳米晶粒团聚成花状团簇，每个团簇的尺寸在0.8 1.0微米之间。氯氧化铋粉体的纯度在99%以上。实施例4:
1.2克碳酸氧铋加入到0.6毫升浓硝酸中，初步搅拌后加入28毫升去离子水，搅拌溶解稀释，记为溶液A。另配制12毫升物质量浓度为0.8摩尔/升的氯化铵溶液，记为溶液B。溶液A滴加到溶液B中，边滴加边搅拌，形成均匀的悬浮液。用10%的氨水调节溶液PH约等于7。然后将悬浮液放入容积为50毫升聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在453K的温度下反应48小时。反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，干燥处理后得到氯氧化铋粉体。所制得的氯氧化铋(BiOCl)晶型与标准粉末衍射卡片(JCPDS: 85-0861)相吻合，形貌为纳米晶粒聚集的花状团簇。单个氯氧化铋纳米晶粒形貌不规则，尺寸大约在120纳米左右；多个纳米晶粒团聚成花状团簇，每个团簇的尺寸在1.2 2.0微米之间。氯氧化铋粉体的纯度在99%以上。实施例5:
3克碳酸氧铋加入到2毫升浓硝酸中，初步搅拌后加入55毫升去离子水，搅拌溶解稀释，记为溶液A。另配制20毫升物质量浓度为1.2摩尔/升的氯化铵溶液，记为溶液B。溶液A滴加到溶液B中，边滴加边搅拌，形成均匀的悬浮液。用20%的氨水调节溶液PH约等于7。然后将悬浮液放入容积为100毫升聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在383K的温度下反应72小时。反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，干燥处理后得到氯氧化铋粉体。所制得的氯氧化铋(BiOCl)晶型与标准粉末衍射卡片(JCPDS: 85-0861)相吻合，形貌为纳米晶粒聚集的花状团簇。单个氯氧化铋纳米晶粒形貌不规则，尺寸大约在100纳米左右；多个纳米晶粒团聚成花状团簇， 每个团簇的尺寸在1.0 1.5微米之间。氯氧化铋粉体的纯度在99%以上。实施例6:7克碳酸氧铋加入到3毫升浓硝酸中，初步搅拌后加入110毫升去离子水，搅拌溶解稀释，记为溶液A。另配制40毫升物质量浓度为0.3摩尔/升的氯化铵溶液，记为溶液B。溶液A滴加到溶液B中，边滴加边搅拌，形成均匀的悬浮液。用12%的氨水调节溶液PH约等于7。然后将悬浮液放入容积为200毫升聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在473K的温度下反应12小时。反应结束后将沉淀产物用去离子水洗涤，干燥处理后得到氯氧化铋粉体。所制得的氯氧化铋(BiOCl)晶型与标准粉末衍射卡片(JCPDS: 85-0861)相吻合，形貌为纳米晶粒聚集的 花状团簇。单个氯氧化铋纳米晶粒形貌不规则，尺寸大约在140纳米左右；多个纳米晶粒团聚成花状团簇，每个团簇的尺寸在1.5 2.0微米之间。氯氧化铋粉体的纯度在99%以上。
权利要求
1.一种氯氧化铋粉体，其特征在于，单个氯氧化铋纳米晶粒形貌不规则，尺寸在50 150纳米；多个纳米晶粒团聚成尺寸在0.8 2微米的团簇。
2.根据权利要求1所述一种氯氧化铋粉体的制备方法，其特征在于包括如下步骤: (1)将铋盐加入到浓硝酸中，初步搅拌后加入去离子水，继续搅拌进行溶解稀释，记为溶液A ;另配制一定物质量浓度的氯化铵溶液，记为溶液B ; (2)溶液A滴加到溶液B中，边滴加边搅拌，形成均匀的悬浮液，用氨水调节溶液pH等于7，然后将悬浮液放入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，在373 473K的温度下进行水热处理12 72小时； (3)停止反应后将步骤(2)制得沉淀产物用去离子水洗涤，经干燥后得到氯氧化铋粉体。
3.根据权利要求2所述一种氯氧化铋粉体的制备方法，其特征在于，步骤(I)中所述的铋盐为无水或带有结晶水的硝酸铋、碳酸氧铋中的一种或其组合。
4.根据权利要求2所述一种氯氧化铋粉体的制备方法，其特征在于，步骤(I)中所述铋盐的加入质量与最终的反应液总体积之比为0.5克/100晕升 5克/100晕升。
5.根据权利要求2所述一种氯氧化铋粉体的制备方法，其特征在于，步骤(I)中所述加入的浓硝酸质量为铋盐质量的O 3倍。
6.根据权利要求2所述一种氯氧化铋粉体的制备方法，其特征在于，步骤(I)中所述加入去离子水体积为反应液总体积的40% 90%。
7.根据权利要求2所述一种氯`氧化铋粉体的制备方法，其特征在于，步骤(I)中所述的氯化铵溶液的物质量浓度为0.2 2摩尔/升，氯化铵溶液加入体积为反应液总体积的10% 60%。
8.根据权利要求2所述一种氯氧化铋粉体的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述用于调节PH的氨水质量分数为10% 28%。
全文摘要
本发明涉及一种氯氧化铋粉体及其制备方法。单个氯氧化铋纳米晶粒形貌不规则，尺寸为50~150纳米；多个纳米晶粒团聚成尺寸在0.8~2微米的团簇。其具体制备方法如下将硝酸酸化的铋盐溶液加入到一定浓度的氯化铵溶液中，快速搅拌形成均匀的悬浮液，并用氨水调节pH为中性。然后将悬浮液通过一步水热处理得到氯氧化铋粉体。该制备方法工艺和流程简便，参数可调范围宽，可重复性强，成本低，是一种具备商业前景的制备方法。所制备的氯氧化铋粉体可广泛应用于日化、环保、塑料、涂料和电子等产业和领域。
文档编号B82Y40/00GK103101974SQ201110351668
公开日2013年5月15日 申请日期2011年11月9日 优先权日2011年11月9日
发明者陈超, 赵斌, 何丹农 申请人:上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司